Техническое задание

Номер варианта……………………………………………………………….. 764

Шифр корпуса……………………………………………………………. ВКЭ-21

Номинальный объём V, м³…………………………………………………… 12,5

Диаметр аппарата D_a , мм…………………………………………………… 2200

Шифр мешалки ………………………………………………………………….03

Диаметр мешалки d_m , мм ……………………………………………………..710

Тип привода …………………………………………………………………Тип 1

Мотор-редуктор …………………………………………………………МП01-18

Частота вращения n, об/мин ………………………………………………….250

Мощность привода N, кВт …………………………………………………....22,0

Давление в аппарате P_a , МПа………………………………………………… 0,5

Остаточное давление в аппарате P_ост , МПа………………………………… 0,02

Давление в рубашке P_руб , МПа………………………………………..……… 0,4

Среда в аппарате……………………………………………………………… H₂O

Температура среды T, ^oC……………………………………………………… 100

1. Определение расчетных параметров химического аппарата

   1. Выбор конструкционных материалов

Материал корпуса аппарата, рубашки, фланцев – 10Х17Н13М2Т

Скорость коррозии: П= 0.1 мм/год

Срок службы аппарата: Т_а= 10 лет

Прибавка на компенсацию коррозии: С_к = П*Т_а= 0.1*1 = 1 мм

Допускаемое напряжение: [σ]_t=100^֯_C = 139 МПа, [σ]_t=20^֯_C= 149 МПа

Модуль упругости первого рода: Е= 2*10⁵ МПа

Материал болтов – сталь 35ХМ

Допускаемое напряжение болтов: [σ]_б = 230 МПа

2. Определение пробных давлений

Пробные давления для аппарата

Р_пр = 1.25*Р_а = 1.25*0.6* = 0.6 МПа (1.1)

Пробное давление для рубашки

Р_пр = 1.25*Р_руб = 1.25*0.4* = 0.5 МПа (1.2)

3. Определение геометрических размеров аппарата

Высота крышки аппарата

Н_кр = = = 350 мм (1.3)

Высота отбортовки крышки

= 60 мм

Высота днища

Н_дн = == 1100 мм (1.4)

Высота отбортовки днища

= 100 мм

Высота цилиндрической части аппарата

Н_ц.ч. = , (1.5)

где V_кр. = == 1.809 м³ (1.6)

V_дн = = 1.809 м³ (1.7)

Н_ц.ч.= = 2.337 м = 2337 мм

h_обеч = 150 мм

Высота обечайки

Н_об. Н_ц.ч. - - - 2*H_фл = 2337 – 100 – 60 – 2*(150-15=70) =

= 1768 мм (1.6)

Принимаем Н_об.=1800 мм

Высота цилиндрической части рубашки

Н_ц.ч.р. = 1600 мм

Диаметр рубашки

D_pуб= D_a+200= 2200+200=2400 мм (1.7)

4. Расчет элементов корпуса аппарата

   1. Расчет толщины стенки корпуса.

При воздействии внутреннего давления

S_ц. (1)= + 2*C_к + C_о = + 2*1 + С_о = 6,4+ С_о=8 мм (1.8)

При воздействии наружного давления

S_ц (2) = + 2*C_к + С_о, (1.9)

где

Р_ан = Р_руб + Р_атм – Р_ост = 0.4 + 0.1 - 0.02= 0.48 МПа (1.10)

Е=2*10⁵ МПа

_y= 2.4

_p = H_руб + + = 1600 + 60 + 0.15*

= 1660+0.15* =1893 мм (1.11)

S_ц= + 2*1 + С_о = 14.39 + С_о = 16 мм

Выбираем

S_ц=max(8;16)= 16 мм

2. Расчет толщины стенки корпуса рубашки

S_p=+ С_к + С_о = + 1 + С_о =4.84+ С_о = 5 мм (1.12)

5. Выбор фланцевого соединения

Фланцы выбираются по условному проходу D_y = D_a =2200 мм и условному давлению Р_а =0,5 МПа ≤ Р_у = 0,6 МПа

Рис 1.1 - Эскиз фланцевого соединения

Таблица 1.1

Основные размеры приварных фланцев и болтов для стальных аппаратов

D мм	D1 мм	D2 мм	D3 мм	D4 мм	D5 мм	a мм	a1 мм	s мм	h мм	d0 мм	z мм	dб мм	l мм	Py МПа
2200	2330	2290	2246	2260	2243	17,5	114	12	70	23	80	M20	170	0,6

6. Выбор привода

По техническому заданию:

Тип привода 1 Габарит 06

Частота вращения n=250 об/мин

Мощность привода  N=22,0 кВт

Рисунок 1.2 - Эскиз привода Тип 1

Таблица 1.2

Основные размеры стойки привода типа 1

Габарит	Мотор-редуктор	Размеры в мм
		d	D	D2	D3	D4	D5	D6
06	МП01-18	95	680	545	485	630	470	565

Продолжение таблицы 1.2

Габарит	Мотор-редуктор	Размеры в мм							n1		α, град
		H	h	l	l1	L	d2
06	МП01-18	1595	795	600	520	450	27	8		72

Таблица 1.3

Основные габариты мотора-редуктора МП01-18

Размеры в мм											n		α, град		m, кг
d	d3	l	D	D1	L	L1	L2	L3	L4
80	22	170	565	470	900	590	220	10	25	8		45		260

Рисунок 1.3 - Эскиз мотора-редуктора МП01-18

2. Расчёт перемешивающего устройства

   1. Выбор мешалки

По техническому заданию:

Шифр мешалки 03

Диаметр мешалки d_m=360 мм

Мешалка турбинная открытая.

Рисунок 2.1 - Эскиз турбиной открытой мешалки

Таблица 2.1

Параметры мешалки

dм , мм	d1 , мм	d2, мм	d4, мм	h, мм	b, мм	s, мм	Допустимый крутящий момент, КНм	Масса mм , кг
710	80	532,5	355	150	142	8	1,60	32

Рисунок 2.2 - Эскиз ступицы разъёмной

Таблица 2.2

Параметры ступицы разъёмной

Размеры в мм
d1	h	d3	d5	d6	d7	d8	d9	c	c1	h2	s2
80	150	130	105	М10	68	13	32	100	100	28	12

2. Расчёт мешалки на прочность

Угловая скорость вала мешалки = 26,2 рад/с (2.1)

Максимальный крутящий момент с учетом пусковых нагрузок

Н•м , (2.2)

где ‒ коэффициент динамической нагрузки,=1,5.

, (2.3)

где = d₃ =130 мм,

k = 0,85 s = 0,85 8 = 6,8 мм

С_к = 1 мм

6312,318 Па = 6,3123 МПа (2.4)

84,4 МПа

3. Расчёт шпонки в ступице

d₁ = 80 мм b = 22 мм h= 14 мм t = 9 мм l = h·10 =140 мм

Условие прочности шпонки на сжатие

32842243 Па =

= 32,84 МПа ≤ [σ]_см = 150 МПа (2.5)

4. Расчёт вала на виброустойчивость

Рисунок 2.3 – Расчётная схема вала

Длина вала l = 259 мм · 15 = 3885 мм

Расстояние между подшипниками l_n = 600 мм

Диаметр вала d = 95 мм (d₁ = 80 мм)

Масса мешалки m_M = 32 кг

Масса вала

54,95 кг, (2.6)

где ρ_ст – плотность стали

Приведённая масса 32 + 02125 · 54,95 = 32 + 11,7 =

= 43,7 кг, (2.7)

где q – коэффициент приведения

0,2125

Момент инерции поперечного сечения вала

= 4072531,25 мм⁴

Приведённая жёсткость

Н/м (2.8)

Критическая угловая скорость

1/с

(2.9)

2. Выбор комплектующих элементов

1. Выбор штуцеров

Рисунок 3.1 – Эскиз стального фланцевого тонкостенного штуцера

Таблица 3.1

основные размеры СТАЛЬНЫХ ФЛАНЦЕВЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ШТУЦЕРОВ

Ру, МПа	Dy, мм	Dф, мм	Dб, мм	D1, мм	dТ, мм	SТ, мм	h, мм	Hт, мм	d, мм	n
0,6	50	140	110	90	59	3	13	215	14	4
	80	185	150	128	91	4	15		18
	100	205	170	148	110	5
	200	315	280	258	222	6	19	220		8

2. Выбор люка

Рисунок 3.2 – Эскиз стального загрузочного люка (исполнение 2)

Таблица 3.2

основные размеры СТАЛЬНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО ЛЮКА

Ру, МПа	Dy, мм	dн×s, мм	D, мм	Dб, мм	H1, мм	H2, мм	h, мм	dб, мм	Число болтов Z
0,6	250	273×7	370	335	328	240	22	M16	8

3. Выбор опор

Вес аппарата Н =

= 183,9 кН (3.1)

Нагрузка на одну опору , (3.2)

где n – число опор

Рисунок 3.3 – Эскиз лапы для вертикальных аппаратов

Таблица 3.3

основные размеры ЛАП ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Q, кН	Тип опоры	а, мм	a1, мм	b, мм	c, мм	c1, мм	h, мм	h1, мм	S1, мм	K, мм	K1, мм	d, мм	dб, мм
63	1	185	230	230	60	130	360	24	12	35	70	35	М30

4. Выбор и расчёт сальникового уплотнения

Рисунок 3.4 – Эскиз сальникового уплотнения

Таблица 3.4

основные размеры САЛЬНИКОВОГО УПЛОТНЕНИЯ

d, мм	D, мм	D1, мм	D2, мм	d1, мм	d2	n1	z	H, мм	h, мм	b, мм	Масса, кг
95	290	255	232	120	М12	8	4	230	110	18	27

Требуемое давление втулки на сальниковую набивку

5,0 МПа, (3.3)

где К – коэффициент бокового давления сальниковой набивки,

К = 0,5;

µ ̶ среднее значение коэффициента трения,

µ = 0,1;

h – высота набивки,

h = 110 мм;

d – диаметр вала,

d = 95 мм;

d₁ – диаметр камеры,

d₁ = 120 мм;

Усиление затяга шпилек нажимной втулки

5274 Н (3.4)

Расчётное напряжение на шпильке

где А_шп – минимальное значение площади поперечного сечения шпильки,